泡沫炭負(fù)載型光催化劑的制備及其應(yīng)用研究.pdf

1、工業(yè)有機(jī)廢水因其毒性大、成分復(fù)雜、不易降解等，而成為污水處理領(lǐng)域中的一大難題。采用半導(dǎo)體材料作為催化劑的光催化氧化法是近些年來在水處理技術(shù)中興起的一種新技術(shù)，與傳統(tǒng)的處理方法相比，其有高效、穩(wěn)定、無二次污染以及對各類有機(jī)污染物特別是對那些不易生物降解的有毒污染物可以進(jìn)行深度、徹底氧化的突出特點(diǎn)，除此之外，還具有可直接利用太陽能進(jìn)行光化學(xué)轉(zhuǎn)換的獨(dú)特優(yōu)勢，因而成為世界各國催化領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。
　　納米TiO2是一種較為理想的光催化劑，

2、具有無毒、活性高、成本低等特點(diǎn)，是人們普遍認(rèn)為最有潛力的光催化材料。但由于納米TiO2的禁帶較寬，在紫外光下具有較高光催化活性，只能利用占太陽光中不到5％的紫外光，并且粉體催化劑易團(tuán)聚，難回收，致使其應(yīng)用受到了限制。針對納米TiO2存在的缺陷，本論文分別采用溶膠-凝膠法和水熱合成法對納米TiO2進(jìn)行泡沫炭負(fù)載和非金屬摻雜改性，制備了具有可見光活性的光催化材料，并對光催化材料的制備條件進(jìn)行了優(yōu)化選擇，并以偶氮類染料和堿性染料模擬廢水為目標(biāo)

3、降解物，評價(jià)所制催化劑的光催化活性，得到了以下研究結(jié)果:
　　1.負(fù)載型納米TiO2/泡沫炭光催化劑的制備。用鈦酸四丁酯為鈦源、溶劑為無水乙醇、抑制劑為冰醋酸，采用溶膠-凝膠法制備TiO2/泡沫炭負(fù)載型光催化劑。最佳負(fù)載條件:溶膠濃度1∶8、負(fù)載次數(shù)2次、熱處理溫度500℃。通過XRD和SEM技術(shù)對不同熱處理溫度下所制備的催化劑進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。結(jié)果表明，熱處理溫度為500℃時(shí)，主要以銳鈦礦型存在，結(jié)晶良好，具有較高的光催化活性，所

4、制備的TiO2/泡沫炭負(fù)載型光催化劑沒有明顯的TiO2粒子團(tuán)聚現(xiàn)象，說明TiO2在泡沫炭上有良好的分散性。
　　2.負(fù)載型TiO2/泡沫炭(FC)光催化劑活性評價(jià)。以甲基橙為降解對象，觀察了TiO2/FC的光催化性能。結(jié)果表明，甲基橙初始pH值均為4，初始濃度為15mg/L，光催化劑加入量均為0.1g時(shí)，鹵鎢燈照射240min后，光催化降解率達(dá)到85％，并且TiO2/FC負(fù)載型光催化劑在可見光區(qū)有一定的響應(yīng)，其光催化降解反應(yīng)基本符

5、合一級動(dòng)力學(xué)規(guī)律。
　　3.TiO2/FC催化劑進(jìn)行摻雜改性研究。以硼酸為B源，硫酸為S源，采用水熱合成法對TiO2/FC進(jìn)行了摻雜改性探討。結(jié)果表明，摻雜后的光催化劑結(jié)晶度良好，分散性好，沒有出現(xiàn)明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象。摻雜改性后的TiO2/FC催化劑的光譜響應(yīng)范圍明顯向可見光區(qū)拓展，吸收邊帶出現(xiàn)紅移現(xiàn)象，在400-500nm處吸收強(qiáng)度明顯提高。B-S-TiO2/FC催化劑在可見光和紫外光的照射下均有良好的催化活性。紫外光照射150 m